Development of Bio-Adhesive Device for Digital Transformation of Health Information

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本研究では、異種次元の材料と造形技術の融合を進めることで、電池不要で作動可能な無線通信式の生体貼付型バイオセンサの開発を目的とし、機械学習による周波数解析を通じて健康情報のデジタルトランスフォーメーション(DX)化を目指す。令和4年度の成果は以下のとおりである。グルコース添加時のフェニルボロン酸ハイドロゲル内部での静電容量の変化を評価するために、ネットワークアナライザを用いて、高血糖時のグルコース濃度条件下（216 mg/dL）における静電容量の変化率を測定した。その結果、グルコース添加後10分間で静電容量は約9%の変化を示した。続いて、本デバイスを用いた高血糖状態の即時的な検出とパッシブ型無線通信への応用可能性を検証するために、異なるグルコース濃度に対する共振周波数の応答をネットワークアナライザを用いて測定した。この時、近距離無線通信(NFC)用の読み取り機への情報伝送を想定し、初期の共振周波数をNFCの規格帯域である13.56 MHz周辺に設定した。PBS溶液中のグルコース濃度を0 mg/dLから高血糖状態における216 mg/dLへと変化させたところ、共振周波数が5分間で約-3%の変化を示した。また、グルコース濃度が高血糖時の濃度帯域に向かって上昇していくにつれて、共振周波数の変化率も大きくなることが明らかとなった。両者の関係を示す標準曲線が得られたことから、本デバイスが高血糖時のグルコース濃度を共振周波数の変化率に基づいて検出・定量可能であることが示唆された。さらに、高血糖状態のマウスから採取した血清を添加した際には、共振周波数が5分間で約-60%の変化を示した一方で、通常血糖状態・低血糖状態の血清に対してはほとんど応答しなかった。これらの結果より、本デバイスが高血糖状態を5分以内に検出するとともに、パッシブ型無線通信による信号伝送が可能であることが明らかとなった。